Le devoir de physique est plutôt bien réussi, avec une moyenne de 11,1/20. La moyenne est atteinte par 31 copies, et 2 ont entre 9 et 10.

L’exercice 1 était trivial et avait pour unique but de vérifier que la loi de l’hydrostatique était connue, et que la relation entre sinus, côté opposé et hypothénuse ne posait pas de problème. Si la trigonométrie est bien maitrisée, en revanche, j’ai été un peu surpris que tant d’entre vous, sans doute tétanisés par la facilité de la question, se soient trompés dans les signes. Quand la pression au point C (en haut) est plus grande que la pression au point A (en bas), ça fait désordre. La moyenne de cet exercice est de 15,2/20.

L’exercice 2 a donné lieu à des résultats plus contrastés, avec une moyenne de 10/20.

Les 5 premières questions étaient ni plus ni moins du cours, et je déplore que certains ne les aient pas traité correctement. Quelques horreurs, toutes lues dans les copies :
– l’air est constitué à 80% de dioxygène (ou même pire : d’oxygène),
– ne pas savoir calculer la masse molaire moyenne de l’air,
– ne pas savoir l’unité de H0 (j’en ai vu des J/mol/m2/s-1 ou je ne sais quoi),
– ne pas savoir que dans le calcul numérique de H0 il faut mettre la masse molaire en kg/mol et trouver H0 = 8 m (il y en a qui truandent en mettant 8 km parce qu’ils savent qu’on doit trouver des km, mais je ne jurerais pas qu’ils savent pourquoi).

Plus subtile est la réponse à la question concernant la constance de g. On peut considérer le champ de pesanteur constant, si on ne raisonne pas sur des variations d’altitude trop grandes (et non sur des altitudes trop grandes); ainsi, sur la hauteur d’une tour (quelques centaines de mètres), on pourra considérer que le champ de pesanteur est égal à celui mesuré au sol.

Autre remarque subtile concernant les chiffres significatifs dans les calculs. Les données de l’énoncé n’ont que 2 chiffres significatifs, donc il faut donner les résultats avec 2 chiffres significatifs. Cependant, dans les calculs intermédiaires, il est impératif de garder plus de chiffres. En effet, la loi est exponentielle, et varie donc très vite. Les écarts au résultat réel deviennent alors vite importants si on ne cesse de faire des arrondis. En fonction de la façon de mener les calculs, la hauteur de l’immeuble pouvait varier facilement d’une vingtaine de mètres. D’une façon générale, dès qu’on a une loi exponentielle ou une loi logarithmique (qui varient très vite pour x>1 et x<1 respectivement), il ne faut pas arrondir les calculs intermédiaires.

Les questions 6 à 9 sont classiques et il est bon d’y avoir réfléchi au moins une fois. Concernant le coefficients a et b, rien n’interdit évidemment de les exprimer en °C et en km. Cependant, une fois l’intégration faite, il apparait un terme du genre ln[(az+b)/b], qui correspond à un rapport de températures. Un tel rapport n’a de sens qu’avec des températures exprimées en K. Il est donc nettement plus judicieux de calculer a et b en K directement, ou à tout le moins de penser à faire la conversion au moment approprié.
Au passage, je signale à nouveau qu’en physique, il est d’usage de n’utiliser que des expressions littérales et de ne faire les applications numériques qu’à la fin. Il fallait donc garder a et b, et ne surtout pas les remplacer par leurs valeurs numériques.

La dernière partie n’avait aucune difficulté particulière, sinon qu’elle se déroulait dans un environnement exotique. Dans un tel contexte, un peu de bon sens ne fait pas de mal.
D’abord pourquoi donne-t-on les valeurs de P et T au niveau des nuages externes de Jupiter? Tout bêtement parce que ces valeurs sont les seules qu’on est capable de mesurer. Etant données les pressions insensées qui règnent dans l’atmosphère jupitérienne, il est impossible d’y envoyer un vaisseau susceptible d’aller y faire quelques relevés. Qui plus est, bien malin qui sait où se trouve le sol de Jupiter, si toutefois il y en a un (il semble que oui, et certains pensent même que Jupiter pourrait avoir un noyau composé d’hydrogène métallique, autrement dit un cristal d’hydrogène ayant des propriétés analogues aux métaux).

La difficulté (très relative) est alors de bien comprendre que le zéro des altitudes est en haut. Toutes les altitudes qui seront atteintes par notre vaillant explorateur seront donc négatives (exactement comme quand on étudie l’océan, le zéro étant généralement à la surface, et les altitudes étant négatives). La loi de pression est donc inchangée dans sa forme, et en particulier, le signe y est le même (puisque l’axe vertical est orienté vers le haut). Seulement, quand on fait les applications numériques, l’altitude atteinte par Endymion est -1152 km.

Bien évidemment, on constate facilement que la pauvre est réduit à l’état de crêpe depuis longtemps, et ce d’autant que dans le livre, il se trouve dans un petit kayak ouvert… La physique, ça tue la littérature !